4 Експериментальні дослідження внутрішніх перенапруг в діючих мережах

4.2 Фізичні моделі для дослідження внутрішніх перенапруг

Дослідження внутрішніх перенапруг в проектованих електропередачах здійснюються на фізичних моделях. Такі дослідження проводилися для основних електропередач 500 кВ і в даний час виконуються для електропередач 750 кВ і вище. Фізичні моделі, що дозволяють проводити всебічні дослідження резонансних і комутаційних перенапруг, є в лабораторіях техніки високих напруг ВЭИ (Всероссийский электротехнический институт им. В. И. Ленина), МЭИ (Московский энергетический институт), ЛПИ (Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет, бывший Ленинградский политехнический институт), НИИПТ (Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения). Нижче наводиться опис фізичної моделі кафедри техніки високих напруг МЭИ.

Модель містить ланцюгові лінії загальною довжиною 3000 км, моделі трансформаторів, вимикачів, розрядників, реакторів, ємностей поперечної і поздовжньої компенсації, набори реактивних опорів. Напруга моделі  В; масштаб часу . Масштаб опорів може змінюватися в межах .

Модель лінії виконана у вигляді трифазної ланцюгової схеми, кожна комірка якої моделює ділянку лінії завдовжки 50 км. Схема комірки лінії наведена на рис. 4.3.

Рисунок 4.3 – Схема комірки лінії і автотрансформатора фізичної моделі МЭИ

У фази включені індуктивності , в нульовий провід – індуктивність , де індекси 1 і 0 означають пряму і нульову послідовності. Ємність , з’єднана в зірку, в нейтралі якої включена ємкість . У наведеній схемі реактивні опори каналів прямої і нульової послідовностей рівні  і ,

 а реактивна провідність –  і , як це і повинно бути в трифазному симетричному ланцюзі.

Частина індуктивності в нульовому проводі  шунтована активним опором. Схема з  і  імітує частотну характеристику опору  (див. табл. 3.3). Як індуктивності застосовуються котушки на альсиферових сердечниках, що зберігають лінійну характеристику аж до п’ятикратного натурального струму лінії.

Трансформатори і автотрансформатори моделюються за
Г-подібною схемою заміщення (див. рис. 4.3). Модель складається з шунтів намагнічування (котушки  і ), які з’єднуються за схемою «зірка» із заземленою нульовою точкою, опорів розсіювання прямої (котушка ) і нульової  послідовностей вторинних обмоток котушок, що включаються на розімкнений трикутник. Як нелінійний елемент використовуються котушки на тороїдальних сердечниках з пермалою.

Модель вимикача відключає кожну фазу при проходженні струму у фазі через нуль, моделює криву відновлювальної ізоляції дугогасильного проміжку вимикача  і здійснює повторні запалення в момент рівності напруги на вимикачі  та . Повна схема вимикача дозволяє також моделювати включення фаз ланцюга при заданій електричній фазі напруги.

Фізична модель має в своєму розпорядженні набір індуктивностей і ємностей для імітації реакторів і конденсаторних батарей поперечної і поздовжньої компенсації. На моделі були проведені розробки захисту від перенапруг найважливіших електропередач 500 і 750 кВ.